Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.utn.edu.ec/handle/123456789/19581
Citar este ítem

Title: Formulaciones antimicrobianas basadas en exometabolitos de bacterias ácido-lácticas como una estrategia multiblanco contra Escherichia coli multirresistente a fármacos
metadata.dc.title.en: Exometabolite-Based Antimicrobial Formulations from Lactic Acid Bacteria as a Multi-Target Strategy Against Multidrug-Resistant Escherichia coli
Authors: Tenea, Gabriela N.
Molina, Diana
Cuamacas, Yuleissy
Marinescu, George Catalin
Popescu, Roua Gabriela
metadata.dc.contributor.orcid: https://orcid.org/0000-0001-7819-9679
https://orcid.org/0000-0002-6825-0087
https://orcid.org/0000-0001-9429-4502
https://orcid.org/0000-0001-5758-1422
metadata.dc.type: Article
Keywords: EXOMETABOLITOS;ANTIMICROBIANOS;BACTERIAS MULTIRRESISTENTES A FÁRMACOS;BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS;CÉLULAS
metadata.dc.subject.en: EXOMETABOLITES;ANTIMICROBIALS;MULTIDRUG RESISTANT BACTERIA;LACTIC ACID BACTERIA;CELL
Issue Date: 22-Aug-2025
metadata.dc.date.created: 13-Apr-2026
Publisher: Antibiotics MDPI
Abstract: Antecedentes/Objetivos: El incremento global de infecciones bacterianas multirresistentes (MDR) pone de manifiesto la necesidad urgente de alternativas antimicrobianas eficaces y sostenibles. Este estudio investiga la actividad antimicrobiana de formulaciones basadas en exometabolitos (ExAFs), derivadas de sobrenadantes libres de células (CFS) de bacterias ácido-lácticas (BAL) nativas, aplicadas de forma individual o en combinación, contra la cepa de Escherichia coli MDR L1PEag1. Métodos: Catorce ExAFs fueron evaluadas en cuanto a su actividad inhibitoria mediante ensayos de tiempo–muerte (time–kill), y el daño estructural en las células bacterianas fue analizado mediante microscopía electrónica de barrido y transmisión (SEM/TEM). La formulación más potente fue caracterizada adicionalmente mediante cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas en tándem (LC–MS/MS), empleando un enfoque de adquisición secuencial por ventanas de todos los espectros de masas de iones fragmento teóricos (SWATH) para el perfilado metabolómico no dirigido. Resultados: Entre las formulaciones evaluadas, E10, compuesta por CFS de Weissella cibaria UTNGt21O, mostró la mayor actividad inhibitoria (zona de inhibición: 17,12 ± 0,22 mm), seguida de E1 (CFS de Lactiplantibacillus plantarum Gt28L y Lactiplantibacillus plantarum Gt2, 3:1 v/v) y E2 (CFS de Gt28L + EPS de Gt2, 3:1 v/v). Los ensayos de tiempo–muerte demostraron una actividad bactericida rápida y dependiente de la dosis: E1 y E10 lograron una reducción >98 % en los recuentos viables en 2–3 h a 1× CMI, mientras que E2 mantuvo una inhibición del 98,24 % durante 18 h a 0,25× CMI. Los análisis por SEM y TEM revelaron un daño ultraestructural significativo, incluyendo disrupción de la membrana, condensación citoplasmática y desintegración intracelular, lo cual es consistente con un mecanismo de acción dirigido a la membrana. El perfil metabolómico de E10 identificó 22 metabolitos bioactivos, incluyendo lincomicina, el péptido rico en prolina Val–Leu–Pro–Val–Pro–Gln, múltiples flavonoides y loperamida. Varios compuestos mostraron similitud estructural con péptidos sintetizados ribosomalmente y modificados postraduccionalmente (RiPPs), incluyendo lantipéptidos y lasopéptidos, lo que sugiere un mecanismo antimicrobiano multifacético. Conclusiones: Estos hallazgos posicionan a las ExAFs, particularmente E10, como candidatos antimicrobianos prometedores, ricos en péptidos y de origen biológico, para aplicaciones en seguridad alimentaria o terapéuticas. La coocurrencia de análogos de RiPPs y metabolitos secundarios en la formulación sugiere el potencial de efectos bactericidas complementarios o multimodales, posicionando estos compuestos como alternativas ecológicas prometedoras para combatir patógenos multirresistentes.
metadata.dc.description.abstract-en: Background/Objectives: The global increase in multidrug-resistant (MDR) bacterial infections underscores the urgent need for effective and sustainable antimicrobial alternatives. This study investigates the antimicrobial activity of exometabolite-based formulations (ExAFs), derived from the cell-free supernatants (CFS) of native lactic acid bacteria (LAB) applied individually or in combination thereof, against MDR-Escherichia coli strain L1PEag1. Methods: Fourteen ExAFs were screened for inhibitory activity using time–kill assays, and structural damage to bacterial cells was assessed via scanning and transmission electron microscopy (SEM/TEM). The most potent formulation was further characterized by liquid chromatography–tandem mass spectrometry (LC–MS/MS) employing a Sequential Windowed Acquisition of All Theoretical Fragment Ion Mass Spectra (SWATH) approach for untargeted metabolite profiling. Results: Among the tested formulations, E10, comprising CFS from Weissella cibaria UTNGt21O, exhibited the strongest inhibitory activity (zone of inhibition: 17.12 ± 0.22 mm), followed by E1 (CFS from Lactiplantibacillus plantarum Gt28L and Lactiplantibacillus plantarum Gt2, 3:1 v/v) and E2 (Gt28L CFS + EPS from Gt2, 3:1 v/v). Time–kill assays demonstrated rapid, dose-dependent bactericidal activity: E1 and E10 achieved >98% reduction inviable counts within 2–3 h, at 1× MIC, while E2 sustained 98.24% inhibition over 18 h, at 0.25× MIC. SEM and TEM revealed pronounced ultrastructural damage, including membrane disruption, cytoplasmic condensation, and intracellular disintegration, consistent with a membrane-targeting mode of action. Metabolomic profiling of E10 identified 22 bioactive metabolites, including lincomycin, the proline-rich peptide Val–Leu–Pro–Val–Pro–Gln, multiple flavonoids, and loperamide. Several compounds shared structural similarity with ribosomally synthesized and post-translationally modified peptides (RiPPs), including lanthipeptides and lassopeptides, suggesting a multifaceted antimicrobial mechanism. Conclusions: These findings position ExAFs, particularly E10, as promising, peptide-rich, bio-based antimicrobial candidates for food safety or therapeutic applications. The co-occurrence of RiPP analogs and secondary metabolites in the formulation suggests the potential for complementary or multi-modal bactericidal effects, positioning these compounds as promising eco-friendly alternatives for combating MDR pathogens.
URI: https://repositorio.utn.edu.ec/handle/123456789/19581
metadata.dc.identifier.doi: https://doi.org/10.3390/ antibiotics14090851
ISSN: 2079-6382
metadata.dc.coverage: Ecuador
metadata.dc.description.degree: N/A
Appears in Collections:Artículos

Files in This Item:
There are no files associated with this item.


This item is protected by original copyright



This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons